第 1章 计算机网络概述
第 1讲 计算机网络基础
1.1 计算机网络定义
1.2 计算机网络的基本组成
1.3 计算机网络分层
1.4 网络 OSI模型简介
1.5 基本概念及相关术语
第 1章 计算机网络概述
计算机网络定义
计算机网络是指将地理位置不同并且具有独立功能
的多个计算机系统,通过通讯设备和通信线路连接
起来,在网络软件的支持下实现彼此之间的数据通
信和资源共享的系统 。
第 1章 计算机网络概述
计算机网络的基本组成
? 计算机网络的组成从总体上说包括硬件系统和软
件系统两大部分。其中硬件系统是由计算机、传
输介质两部分组成,计算机根据用途不同分成主
机(即自主的计算机)和网络设备(即集线器、
交换机、网桥、路由器、网关等);传输介质是
指计算机网络中各种计算机之间实际的物理通路,
常见的传输介质分成有线介质和无线介质,有线
介质如双绞线、同轴电缆、光缆,无线介质如无
线电波、微波、红外线等。软件系统由网络协议
和网络操作系统以及相应的网络应用软件构成。
第 1章 计算机网络概述
计算机网络分层
? 为了将复杂的问题简单化,以便于网络
的设计和管理,对网络进行分层。
? 1974年,美国的 IBM公司宣布了他研制
的系统网络体系结构 SNA,这个网络标
准就是按照分层的方法制订的。
? 网络分层以后,使得一个公司所生产的
各种设备都能够很容易地互联成网络。
第 1章 计算机网络概述
网络 OSI模型简介
? 这是一个开放协议标准,有了这个开放
的标准,各网络设备厂商就可以遵照共
同的标准来开发网络产品,最终实现彼
此兼容。
? 整个 OSI/RM模型共分 7层,从下往上分
别是:物理层、数据链路层、网络层、
传输层、会话层、表示层和应用层,其
中每一层都为其上一层提供服务。
第 1章 计算机网络概述
网络
物理
数据链路
路由器 1
OSI参考模型层
6
5
4
7
3
1
2
主机 A
应用
表示
会话
网络
传输
数据链路
物理
主机 B
应用
表示
会话
网络
传输
数据链路
物理
网络
物理
数据链路
路由器 2
交换
单元
数据
数据
数据
数据
分组
比特

第 1章 计算机网络概述
OSI参考模型中的各层功能
? 物理层在两个网络物理设备
之间提供透明的比特流传输,
保证比特流的正确性。
? 数据链路层在物理连接的基
础上,建立、维护和释放数
据链路,实现帧的透明传输、
流量控制和差错控制,管理
竞争信道的使用权。
? 网络层在数据链路层的基础
上为传输层提供建立、维护
和释放网络连接(点到点的
传输)手段,解决路由选择
的问题。
? 传输层在为上层提供主机之
间的连接(端到端的传输),
屏蔽硬件技术细节。
? 会话层在不同的计算机上建
立会话关系。
? 表示层三个功能:数据格式、
数据压缩、数据加密。
? 应用层包含大量的用户普遍
需要的协议。
– WWW
– EMAIL
– FTP
– TELNET
第 1章 计算机网络概述
基本概念及相关术语
? 拓扑包括“物理拓扑”和“逻辑拓扑”,物理拓扑是描
述网络设备如何布线和连接,逻辑拓扑是关于数据是怎
样沿着网络传播的。
? 一个网络的物理拓扑结都和逻辑拓扑结构可能完全不同
第 1章 计算机网络概述
10m 同一房间
100m 同一建筑物
1km 同一园区
10km 同一城市
100km 同一国家
1,000km 同一洲内
10,000km 同一行星上
城 域 网
广 域 网
局 域 网
互 联 网
基本概念及相关术语
第 1章 计算机网络概述
基本概念及相关术语
? 局域网 LAN (Local Area Network)
– 处于同一建筑、大学或方圆几公里以内的专用网络
– LAN的覆盖范围小,易于管理
– LAN的传输技术为一条电缆上连接所有的设备,属于
广播网络
– LAN的速度 10Mb/s ~100Mb/s,甚至更高,延迟小,
出错率低。
? 局域网的三个技术要点:
– 传输介质、拓扑结构、介质访问控制方法
第 1章 计算机网络概述
基本概念及相关术语
? 城域网 MAN (Metropolitan Area Network)
是大型的 LAN,可以支持数据和声音
– 覆盖范围是一个城市
– MAN可以支持数据和声音的传输,并且可以与当
地的有线电视网相连。
– MAN将数据分流到几条可以输出的线路中,设计
简便,利于管理。
– 城域网在欧洲得到了广泛的应用,其协议为分布式
队列双总线 DQDB( Distributed Queue Dual Bus)。
第 1章 计算机网络概述
R
RR
R R
B
A
子 网
路由器线 路
局域网
主 机
基本概念及相关术语
? 广域网 WAN (Wide Area Network)
? ——跨越较大区域的网络,通常包含一个国家或者一个洲。
第 1章 计算机网络概述
R
RR
R R
广域网 1
广域网 2
广域网 3 广域网 4
基本概念及相关术语
? 将若干广域网互连起来就构成了互联网。
? Internet是当今最流行的一种互联网。
? 互联网的结构。
第 1章 计算机网络概述
局域网中常见的几类网络
? 以太网( Ethernet)。
以太网是应用最为广泛的局域网,包
括标准以太网( 10Mb/s)、快速以太网
( 100Mb/s)、千兆以太网( 1000Mb/s)
和 10G以太网,它们都符合 IEEE802.3系
列标准规范。
第 1章 计算机网络概述
局域网中常见的几类网络
? 令牌环网。
令牌环网是 IBM公司于 20世纪 70年代发展
的,现在这种网络比较少见。在老式的令牌环
网中,数据传输速度为 4Mb/s或 16Mb/s,新型
的快速令牌环网速度可达 100Mb/s。令牌环网
的传输方法在物理上采用了星形拓扑结构,但
逻辑上仍是环形拓扑结构。由于目前以太网技
术发展迅速,令牌网存在固有的缺点,令牌在
整个计算机局域网已不多见。
第 1章 计算机网络概述
局域网中常见的几类网络
? FDDI网( Fiber Distributed Data Interface)。
FDDI的中文名为“光纤分布式数据接口”,它是于 20世纪
80年代中期发展起来一项局域网技术,它提供的高速数据通信能
力要高于当时的以太网( 10Mb/s)和令牌网( 4Mb/s或 16Mb/s)
的能力。 FDDI标准由 ANSI X3T9.5标准委员会制订,为繁忙网络
上的高容量输入输出提供了一种访问方法。 FDDI技术同 IBM的
Token ring技术相似,并具有 LAN和 Token ring所缺乏的管理、控
制和可靠性措施,FDDI支持长达 2km的多模光纤。 FDDI网络的主
要缺点是价格同前面所介绍的快速以太网相比贵许多,且因为它 只支持光缆和 5类电缆,所以使用环境受到限制,从以太网升级更
是面临大量移植问题。
当数据以 100Mb/s的速度输入输出时,在当时 FDDI与 10Mb/s
的以太网和令牌环网相比性能有相当大的改进。但是随着快速以 太网和千兆以太网技术的发展,用 FDDI的人就越来越少了。因为
FDDI使用的通信介质是光纤,这一点它比快速以太网及现在的
100Mb/s令牌网传输介质要贵许多,然而 FDDI最常见的应用只是
提供对网络服务器的快速访问,所以目前 FDDI技术并没有得到充
分的认可和广泛的应用。
第 1章 计算机网络概述
按工作模式划分局域网
? 客户 /服务器模式( Client/Server)。
这是一种基于客户服务器的网络,在这种模式中,
其中一台或几台较大的计算机集中进行共享数据库的
管理和存取,称为服务器;而将其他的应用处理工作
分散到网络中其他微机上去做,构成分布式的处理系
统,服务器控制管理数据的能力由文件管理方式上升
为数据库管理方式,因此,C/S网络模式的服务器也称
为数据库服务器。这类网络模式主要注重于数据定义、
存取安全、备份及还原、并发控制及事务管理,执行
诸如选择检索和索引排序等数据库管理功能。它有足
够的能力做到把通过其处理后用户所需的那一部分数
据而不是整个文件通过网络传送到客户机去,减轻了
网络的传输负荷。 C/S网络模式是数据库技术的发展和
普遍应用与局域网技术发展相结合的结果。
第 1章 计算机网络概述
按工作模式划分局域网
? 对等式网络( Peer-to-Peer)。
在拓扑结构上与专用 Server的 C/S不同,在
对等式网络结构中,没有专用服务器。在这种
网络模式中,每一个工作站既可以起客户机作
用,也可以起服务器作用。当然它的缺点也是
非常明显的,那就是提供较少的服务功能,并
且难以确定文件的位置,使得整个网络难以管
理。
第 1章 计算机网络概述
协议( Protocol)
为了使数据分组可以在网络上从源传
递到目的地,网络上所有设备需要“讲”
相同的语言,这就是协议 (protocol)。协议
是使网络通信更加有效的一组规则的集合。
第 1章 计算机网络概述
( 1) TCP/IP协议。 TCP/IP协议是 Internet的核心,利用 TCP/IP协议可
以方便地实现多个网络的无缝连接。通常所谓某台主机在 Internet
网上,就是指该主机具有一个 Internet地址,并运行 TCP/IP协议,
可向因特网上发送信息。 TCP/IP协议除了包括 TCP协议和 IP协议,
还包括一些其他协议如 FTP和 Telnet等工具。
( 2)文件传输协议( FTP)。 FTP协议可以把文件进行上传,也可
从网上得到许多应用程序和信息(下载),有许多软件站点就是 通过 FTP协议来为用户提供下载任务的,俗称,FTP服务器”。
( 3)远程登录协议( Telnet)。 Telnet协议用来登录远程计算机进行
信息访问,通过它可以访问所有的数据库、联机游戏、对话服务 等,如同与被访问的计算机在同一房间中工作一样。
( 4)简单邮件传输协议( SMTP)。 SMTP是 TCP/IP协议族的一个成
员,这种协议认为你的计算机是永久连接在 Internet上的,而且认
为你在网络上的计算机在任何时候是可以被访问的。它适用于永 久连接在 Internet的计算机,但无法使用通过 SLIP/PPP协议连接的
用户接收电子邮件。解决这个问题的办法是在邮件计算机上同时 运行 SMTP和 POP协议的程序,SMTP负责邮件的发送和在邮件计
算机上的分拣和存储,POP协议负责将邮件通过 SLIP/PPP协议连
接传送到用户计算机上。
( 5)简单网络管理协议代理( SNMP)。这个工具允许通过使用管
理工具(如 Sun Net Manages或 HP Open View),从远程管理计算
机。
第 1章 计算机网络概述
数据传输方式
( 1)单工方式。信息只能沿一个方向传输,发送信号方
只能发送信息不能接收,接收方只能接收不能发送信
息。如学校开大会属此种情况,校长发信息,教职工、
学生为接收方。还如电视广播、收音机广播等。
( 2)半双工方式。信息可以沿两个方向传送,但通信双
方不能同时发送信息(或同时接收信息),若一方发
送信息则另一方接收信息。对讲机就属于此种方式。
( 3)全双工方式。信息可以同时沿两个方向传送。通信
的双方可以同时发送和接收信息,发送方发信息的同
时也可以接收信息。电话就属于此种方式。
第 1章 计算机网络概述
网络互连设备
( 1)中继器。中继器是最简单的局域网互连设备,工作在网络的物理层。
( 2)集线器。又称为多口中继器,是工作在物理层的局域网连接设备,具
有多个端口,可连接多台计算机,形成星型拓扑结构的局域网系统。
( 3)网桥。网桥( Bridge)工作在数据链路层,是用于连接两个或两个以
上具有相同通信协议、传输介质及寻址结构的局域网间的互连设备。它分析收到的帧,根据目的 MAC地址将信息发往目的地。网桥作为网间设
备,可以用来减小冲突域,将一个大局域网分成不同的网段,以扩展网
络距离,减轻网络负担。当网段之间的通信量较低的时候,网桥工作得
最好。网桥不能抑止广播风暴。
( 4)交换机。局域网交换机连接局域网的网段,使用 MAC地址判断数据应
该发往哪个网段,减少通信量。它可以看作是没有冲突域的多端口网桥,速度比网桥快得多,还可以支持 VLAN的功能。通过检查目的地 MAC地
址,交换机可以实现高速数据传输。虽然它减小了冲突域,但是所有的
计算机连在一个广播域上。
( 5)路由器。利用路由器可以实现异种网络的互连,完成 OSI参考模型的第
三层 ——网络层的功能。路由器的基本工作是选择最佳的传输路径后将
数据转发出去。
( 6)网关。将两个采用不同协议的网络互连起来,在应用层软件中实现协
议转换的系统。
( 7)防火墙。防火墙用来在一个内部网络与一个外部网络间起保护作用的
一整套装置,在内部网络和外部网络之间构造一个保护层。它强制所有
的访问或连接都必须经过这一保护层,在此进行检查和连接。
第 1章 计算机网络概述
? 信道
信道是信号传输的通道。
? 带宽
带宽是指每秒发送的比特数,是在一定时间内能够通过一定空间的
最大比特数。信道的带宽是指信道所能通过的信号的频带的宽度。如 以话音信道为例,若话音信道所能通过的最低频率为 300Hz,最高频
率为 3400Hz,则话音信道的带宽为最高频率-最低频率 =3400Hz-
300Hz=3100Hz。
? 传输速率
传输速率是指通信线路上传输信息的速率。有信号速率 S( b/s)和调
制速率 B( baud/s)。
? 信息容量
信息容量是指信道能够传输信息的最大能力,一般以单位时间内最大
可传送信息的位数来表示。信息容量应该大于传输速率。
? 基带传输
基带传输是指在通信线路上原封不动地传输由计算机或终端产生的数
字信号 1或 0。
其他术语
第 1章 计算机网络概述
其他术语
? 频带传输
在进行远程通信时,需要将数字信号调制成音频信号后
发送,接收端再将音频信号解调成数字信号。
? 宽带传输
当在传输介质的频带较宽时,信息传输的频带为
300MHz~400MHz左右。系统设计时将此频带分割成几
个子频带,采用多路复用技术,在一个信道中可传输多
种信息。
? 数据交换方式
网络中的计算机通常通过公用传输线路进行数据交换,
以提高传输设备的效率。局域网中的交换方式有线路交
换和存储交换,存储交换有报文交换和报文组交换。
第 1章 计算机网络概述
局域网的访问控制方式
? 带有碰撞检测的载波侦听多点访问( CSMA/CD)主要用于总线型和树型的网络
拓扑结构基带传输系统,信息传输以数据包为
单位。
? 令牌环访问控制法( Token passing Ring)主要
用于环型布局,基带网,数据传输速率为 4
Mb/s,采用单个令牌的令牌传送方法。只有一
条环路,信息单向在环里“流”动,没有路径
选择的问题。
? 令牌总线访问控制法( Token passing bus)主
要用于总线型和树型网络结构中,它综合了前
面两种方式的优点。在物理总线结构中实现令
牌传递控制方法,构成一个逻辑环路。